專利名稱：一種酸化用鐵離子穩(wěn)定劑穩(wěn)定鐵離子能力測定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種酸化用鐵離子穩(wěn)定劑穩(wěn)定鐵離子能力測定方法，屬于石油化工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在油水井酸化作業(yè)過程中，高濃度的酸溶液在攪拌和泵送過程中會溶解管線和設(shè)備表面的鐵化合物，進入地層后又會侵蝕巖石中的鐵質(zhì)礦物和粘土礦物，盡管使用了緩蝕劑，但也會溶蝕部分鐵。這些溶解鐵在溶液中一般以1 2+和1 3+狀態(tài)存在。隨著酸液與地層巖石的持續(xù)反應(yīng)，酸液的有效濃度逐漸減低，PH值升高。當酸液PH值上升到2. 2(! 3+的濃度為0. 01mol/L)時，就開始產(chǎn)生!^e (OH) 3沉淀；當酸液pH值繼續(xù)上升到3. 2時，所有溶解的狗3+沉淀完全；當酸液PH值繼續(xù)上升到7. 7時，F(xiàn)e2+同樣會產(chǎn)生!^e(OH)2沉淀，但由于酸液的PH值均小于6，因此酸化施工中不考慮！^ (OH)2沉淀。！^e (OH) 3沉淀一經(jīng)形成，就可能堵塞地層孔隙及油氣滲透通道，進而降低酸化處理效果和油氣產(chǎn)能。為了防止酸液變成殘酸時產(chǎn)生鐵沉淀，在酸化技術(shù)中常采用在酸液中加入鐵離子穩(wěn)定劑來防止酸液變成殘酸時生成凝膠狀的氫氧化鐵沉淀，防止其對油氣層的損害，從而提高酸化處理效果。對鐵離子穩(wěn)定劑而言，穩(wěn)定鐵離子能力是其關(guān)鍵性能指標之一。目前國內(nèi)采用最多的是石油天然氣行業(yè)標準-酸化用鐵離子穩(wěn)定劑性能評價方法(SY/T6571-2003)。該法是將已知濃度的鐵標準溶液與一定體積的鐵離子穩(wěn)定劑試樣混合后，用一定質(zhì)量濃度的碳酸鈉調(diào)節(jié)溶液的PH值，然后將混合溶液加熱觀察，測定溶液由澄清變?yōu)槲喦耙稽c時加入的鐵0 3+)標準溶液總用量。該法在測定穩(wěn)定鐵離子能力較低的鐵離子穩(wěn)定劑時具有測定結(jié)果準確度高、重現(xiàn)性好等優(yōu)點，然而，在測定穩(wěn)定鐵離子能力較高的鐵離子穩(wěn)定劑時，存在多次調(diào)PH值、多次重復(fù)加熱、溶液重復(fù)稀釋、終點確定受人為因素影響等現(xiàn)象，操作冗長復(fù)雜，不利于鐵離子穩(wěn)定劑的客觀評價。另外，測定鐵離子穩(wěn)定劑穩(wěn)定鐵離子能力的方法較多，主要包括絡(luò)合滴定法、EDTA 返滴定法、Fe (OH) 3沉淀法和碘量法等。絡(luò)合滴定法是在酸性條件下，以磺基水楊酸作指示劑，用1 3+標準溶液滴定鐵離子穩(wěn)定劑樣品溶液，利用與磺基水楊酸生成微紅色配合物來判斷滴定終點。絡(luò)合滴定法的優(yōu)點是操作簡單、快速、滴定終點突躍明顯，精密度高；缺點是測定結(jié)果偏小。EDTA返滴定法是在酸性條件下，向已知質(zhì)量的鐵離子穩(wěn)定劑中加入過量的硫酸鐵銨溶液，使所有鐵離子穩(wěn)定劑都與鐵離子反應(yīng)，剩余的i^e3+用EDTA標準溶液滴定，溶液由紫紅色變?yōu)榱咙S色即為滴定終點。其優(yōu)點為測定穩(wěn)定值相對較高；缺點為終點突躍不明顯，不易觀察，誤差較大，有時會受到樣品顏色干擾。Fe (OH) 3沉淀法是在強堿性條件下，用1 3+標準溶液滴定鐵離子穩(wěn)定劑樣品溶液，至溶液出現(xiàn)狗(OH) 3絮狀沉淀即為滴定終點。Fe (OH) 3沉淀法的缺點是滴定終點不易觀察，誤差較大，且易受樣品本身顏色影響。碘量法是向一定量的鐵離子穩(wěn)定劑中加入過量的硫酸鐵銨溶液，穩(wěn)定一定量的鐵離子，然后向剩余的Fe3+溶液中加入過量的KI生成碘OFe3++2I_ — 2Fe2++I2)，以淀粉作指示劑用Naj2O3 溶液滴定。其優(yōu)點是滴定終點突躍明顯，平行測定相對誤差較??；缺點是方法誤差太大，因I-在酸性條件下易被空氣氧化成I2，產(chǎn)物狗2+也易被空氣氧化成狗3+，F(xiàn)e3+繼續(xù)氧化I-等， 致使測定結(jié)果均偏低，并且測定結(jié)果受放置時間影響也較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述技術(shù)的缺陷，提供一種酸化用鐵離子穩(wěn)定劑穩(wěn)定鐵離子能力測定方法，其操作方便、重復(fù)性好、易于推廣使用。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種酸化用鐵離子穩(wěn)定劑穩(wěn)定鐵離子能力測定方法，包括下述步驟試劑準備標準三價鐵離子溶液的濃度為5. Omg/mL、無水碳酸鈉溶液的濃度為 20%、緩沖溶液的pH值為2. 2、磺基水楊酸溶液濃度為10%。以上試劑均為分析純，所用水均為二級蒸餾水。步驟1 向IOOmL燒杯中移取1. OmL鐵離子穩(wěn)定劑試樣，然后加入20. OmL標準三價鐵離子溶液，攪拌均勻；步驟2 用無水碳酸鈉溶液將上述混合液的pH值調(diào)至5 6 (精密pH試紙)，將溶液加熱至沸騰，5 6min后取下冷卻至室溫，停止沸騰后觀察溶液是否澄清透亮；步驟3 若澄清透亮，繼續(xù)用移液管移取5. OmL標準三價鐵離子溶液，加入上述燒杯中，重復(fù)步驟2，直到溶液出現(xiàn)混濁；步驟4 將冷卻后的溶液移入50mL離心管中進行離心，離心后將上層清液倒入 IOOOmL容量瓶中，然后分兩次用蒸餾水洗滌沉淀并離心，收集全部的上層清液于容量瓶中， 并將其定容；步驟5 從定容后的溶液中取V1HiL溶液置于50mL具塞比色管中，加人緩沖溶液 10. OmL及磺基水楊酸溶液1. OmL,并用蒸餾水稀釋到刻度后搖勻，靜置20 25min ；步驟6 在分光光度計上以含鐵為零的溶液為空白，在波長500nm處測定光密度值，參照鐵標準曲線求出鐵離子含量m ；步驟7 穩(wěn)定!^3+能力按式(1)計算
m# = ^Γχ1000(1)式中N-穩(wěn)定!^3+離子的能力，g/L ；V1-所測定的三價鐵離子溶液的體積，mL ；Hi-V1體積對應(yīng)的三價鐵鐵離子含量，mg。標準三價鐵離子溶液的濃度為5. Omg/mL、無水碳酸鈉溶液的濃度為20%、緩沖溶液的PH值為2. 2、磺基水楊酸溶液的濃度為10%。標準三價鐵離子溶液為六水三氯化鐵溶液，緩沖溶液為鹽酸和苯二甲酸氫鉀溶液。鐵標準曲線的測定方法包括以下步驟步驟1 在50mL具塞比色管中分別加人鐵標準溶液0. 0，5. 0，6. 0，7. 0，8. 0，9. 0， 10. OmL ；步驟2 向上述比色管中各加入蒸餾水15 20mL、緩沖溶液IOmL和磺基水楊酸溶液1. OmL，用蒸餾水稀釋到刻度后搖勻，靜置20 25min ；
4
步驟3 在分光光度計上以含鐵為零的溶液為空白，在波長500nm處測定光密度值，根據(jù)鐵的含量與測得的光密度值繪制鐵標準曲線。所述的鐵標準溶液為鐵銨礬溶液，濃度為0. 01mg/mL。本發(fā)明的原理是向一定量的鐵離子穩(wěn)定劑中加入過量的標準三價鐵離子溶液，使所有的鐵離子穩(wěn)定劑都和1^3+反應(yīng)，然后調(diào)pH值為5 6時，使多余的!^3+生成!^e(OH)3 絮狀沉淀，通過離心去掉沉淀，收集全部的上清液，在酸性介質(zhì)中，利用磺基水楊酸分光光度法測定鐵離子穩(wěn)定劑所穩(wěn)定的總鐵含量。本發(fā)明的測定方法是在酸化用鐵離子穩(wěn)定劑性能評價方法(SY/T6571-2003)中穩(wěn)定鐵離子能力的測定和磺基水楊酸分光光度測鐵法的基礎(chǔ)上進行了改進，主要有以下優(yōu)
點
(1)將無水碳酸鈉溶液濃度由5%調(diào)整為20%，標準三價鐵離子溶液的加量由
0.5 1. OmL調(diào)整為5. OmL,當測定穩(wěn)定鐵離子能力較高的鐵離子穩(wěn)定劑時，避免了溶液多次重復(fù)加熱、重復(fù)稀釋和終點判定難等問題。(2)采用加入過量的標準三價鐵離子溶液，通過調(diào)pH值使未被穩(wěn)定的鐵離子全部沉淀，便于實驗操作和終點判定，避免了人為因素對測試結(jié)果的影響。(3)采用離心法去除沉淀和使用蒸餾水洗滌沉淀測定步驟，可快速、準確地實現(xiàn)對鐵離子穩(wěn)定劑穩(wěn)定鐵離子能力的評價。(4)采用磺基水楊酸分光光度法測定溶液中的三價鐵離子，在溶液的pH值為
1.8 2. 5時生成的絡(luò)合物最穩(wěn)定，測定的鐵離子含量精密度高，有利于三價鐵離子的測定。


圖1為在波長500nm處測定的鐵含量-吸光度標準曲線。
具體實施例方式實施例1 試劑配制5. Omg/mL標準三價鐵離子溶液準確稱取六水三氯化鐵6. 0335g (FeCl3 · 6H20)于燒杯中，用蒸餾水溶解后定溶于250mL容量瓶中，搖勻備用；20%無水碳酸鈉溶液稱取20. Og無水碳酸鈉于細口塑料瓶中，加80mL蒸餾水，搖勻備用；10%磺基水楊酸溶液稱取10. Og磺基水楊酸于細口玻璃瓶中，加90mL蒸餾水，搖勻備用；pH = 2. 2的緩沖溶液移取0. 2mol/L的鹽酸溶液230mL與0. 2mol/L的苯二甲酸氫鉀溶液250mL，混合后用蒸餾水稀釋至IOOOmL ；0. Olmg/mL鐵標準溶液準確稱取0. 8634g鐵銨礬[(FeNH4 (SO4) 2 · 12H20]置于燒杯中，加蒸餾水使之溶解，再加人5. OmL硫酸，最后將溶液轉(zhuǎn)移到IOOOmL容量瓶中，并用蒸餾水稀釋到刻度后搖勻，此溶液每毫升含三價鐵0. IOmg ；吸取上述溶液10. OmL置于IOOmL 容量瓶中，并用蒸餾水稀釋到刻度后搖勻，此溶液中三價鐵的濃度為0. Olmg/mL ；
以上試劑均為分析純，所用水均為二級蒸餾水。鐵標準曲線的繪制在50mL具塞比色管中分別加人濃度為0. 01mg/mL的鐵標準溶液0. 00,5. 00,6. 00， 7. 00，8. 00,9. 00,10. OOmL ；再分別用蒸餾水稀釋到15 20mL，加入pH = 2.2的緩沖溶液10. OmL及10 %的磺基水楊酸溶液1. OOmL,并用蒸餾水稀釋到刻度后搖勻，放置20 25min;在分光光度計上以含鐵為零的溶液為空白，在波長500nm處測定吸光度，根據(jù)鐵的含量與測得的吸光度繪制鐵標準曲線，見圖1。得回歸方程為Y = 0. 0040Χ+0. 0371，(其中 Y為吸光度，X為鐵含量，單位為ug)。鐵含量的線性范圍為50 lOOug。穩(wěn)定鐵離子能力的測定向燒杯中移取LOmL鐵離子穩(wěn)定劑試樣，然后加入過量的標準三價鐵離子溶液 20mL,然后用20%無水碳酸鈉溶液將上述混合液的pH值調(diào)至5 6 (精密pH試紙測試)， 將溶液用電熱套加熱至沸騰，5 6min后取下冷卻至室溫；觀察溶液出現(xiàn)混濁，將冷卻后的溶液全部移入離心管中進行離心，離心后將上層清液倒入IOOOmL容量瓶中，然后分兩次用蒸餾水洗滌沉淀并離心，將離心后的上層清液全部倒入容量瓶中，并將其定容。從IOOOmL溶液中取1. OmL溶液置于50mL具塞比色管中，加人pH值為2. 2的緩沖溶液10. OmL及10%的磺基水楊酸溶液l.OmL，并用蒸餾水稀釋到刻度后搖勻，靜置20 25min。在分光光度計上以含鐵為零的溶液為空白，在波長500nm處測定吸光度，參照鐵標準曲線求出鐵離子含量m。穩(wěn)定狗3+能力按式(1)計算
m# = ^Γχ1000(2)式中N-穩(wěn)定!^3+離子的能力，g/L ；V1-所測定的三價鐵離子溶液的體積，mL ；Hi-V1體積對應(yīng)的三價鐵鐵離子含量，mg。根據(jù)本測定方法對WT-I鐵離子穩(wěn)定劑進行6次平行實驗，結(jié)果見表1。由表1可知，該方法測得的穩(wěn)定鐵離子能力為81. 14g/L，相對標準偏差為1. 51%。表1精密度實驗結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種酸化用鐵離子穩(wěn)定劑穩(wěn)定鐵離子能力測定方法，其特征在于包括以下步驟 步驟1 向IOOmL燒杯中移取1. OmL鐵離子穩(wěn)定劑試樣，然后加入20. OmL標準三價鐵離子溶液，攪拌均勻；步驟2 用無水碳酸鈉溶液將上述混合液的pH值調(diào)至5 6，將溶液加熱至沸騰，5 6min后取下冷卻至室溫，停止沸騰后觀察溶液是否澄清透亮；步驟3 若澄清透亮，繼續(xù)用移液管移取5. OmL標準三價鐵離子溶液，加入上述燒杯中， 重復(fù)步驟2，直到溶液出現(xiàn)混濁；步驟4 將冷卻后的溶液移入50mL離心管中進行離心，離心后將上層清液倒入IOOOmL 容量瓶中，然后分兩次用蒸餾水洗滌沉淀并離心，收集全部的上層清液于容量瓶中，并將其定容；步驟5 從定容后的溶液中取V1HiL溶液置于50mL具塞比色管中，加人緩沖溶液10. OmL及磺基水楊酸溶液1. OmL，并用蒸餾水稀釋到刻度后搖勻，靜置20 25min ；步驟6 在分光光度計上以含鐵為零的溶液為空白，在波長500nm處測定光密度值，參照鐵標準曲線求出鐵離子含量m ；步驟7 穩(wěn)定!^3+能力按式(1)計算 m# = ^Γχ1000(1)式中N-穩(wěn)定!^3+離子的能力，g/L ； V1-所測定的三價鐵離子溶液的體積，mL ； Hi-V1體積對應(yīng)的三價鐵鐵離子含量，mg。
2.如權(quán)利要求1所述一種酸化用鐵離子穩(wěn)定劑穩(wěn)定鐵離子能力測定方法，其特征在于標準三價鐵離子溶液的濃度為5. Omg/mL、無水碳酸鈉溶液的濃度為20%、緩沖溶液的 pH值為2. 2、磺基水楊酸溶液的濃度為10%。
3.如權(quán)利要求2所述的一種酸化用鐵離子穩(wěn)定劑穩(wěn)定鐵離子能力測定方法，其特征在于標準三價鐵離子溶液為六水三氯化鐵溶液，緩沖溶液為鹽酸和苯二甲酸氫鉀溶液。
4.如權(quán)利要求1所述一種酸化用鐵離子穩(wěn)定劑穩(wěn)定鐵離子能力測定方法，其特征在于鐵標準曲線的測定方法包括以下步驟步驟1 在50mL具塞比色管中分別加人鐵標準溶液0.0，5.0，6.0，7.0，8.0，9.0， 10. OmL ；步驟2 向上述比色管中各加入蒸餾水15 20mL、緩沖溶液IOmL和磺基水楊酸溶液 1. OmL，用蒸餾水稀釋到刻度后搖勻，靜置20 25min ；步驟3 在分光光度計上以含鐵為零的溶液為空白，在波長500nm處測定光密度值，根據(jù)鐵的含量與測得的光密度值繪制鐵標準曲線。
5.如權(quán)利要求4所述的一種酸化用鐵離子穩(wěn)定劑穩(wěn)定鐵離子能力測定方法，其特征在于所述的鐵標準溶液為鐵銨礬溶液，濃度為0. 01mg/mL。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種酸化用鐵離子穩(wěn)定劑穩(wěn)定鐵離子能力的測定方法，本發(fā)明的方法是向一定量的鐵離子穩(wěn)定劑中加入過量的標準三價鐵離子溶液，使所有的鐵離子穩(wěn)定劑均與其發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，然后調(diào)pH＝5～6時，使多余的Fe3+水解生成Fe(OH)3絮狀沉淀，通過離心去掉沉淀，收集全部的上清液，在酸性介質(zhì)中，利用磺基水楊酸分光光度法測定鐵離子穩(wěn)定劑所穩(wěn)定的總鐵含量。本發(fā)明具有以下優(yōu)點一是采用該法操作簡單、快速，重復(fù)性好，精密度高。二是采用該法不存在溶液多次重復(fù)加熱、重復(fù)稀釋和終點判定難等問題，避免了人為因素對測試結(jié)果的影響。三是測定的鐵離子含量精密度高，有利于三價鐵離子的測定。
文檔編號G01N21/31GK102519894SQ20111044905
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月21日
發(fā)明者任海晶, 劉彥鋒, 李俊華, 李俊莉, 李移樂 申請人:陜西省石油化工研究設(shè)計院